拉伸試驗(yàn)的本質(zhì)是對(duì)試樣施加軸向拉力，測(cè)量試樣在變形過(guò)程中直至斷裂的 各項(xiàng)力學(xué)性能。試驗(yàn)材料的全面性能反映在拉伸曲線上。拉力曲線如此重要，如何根據(jù)拉伸曲線分析材料的各項(xiàng)性能呢？現(xiàn)在就給大家分析下拉伸曲線。

典型的拉伸曲線圖（低碳鋼）

第 1 階段：彈性變形階段（oa）兩個(gè)特點(diǎn)

 a 從宏觀看，力與伸長(zhǎng)成直線關(guān)系，彈性伸長(zhǎng)與力的大小和試樣標(biāo)距長(zhǎng)短成 正比，與材料彈性模量及試樣橫截面積成反比。

 b 變形是完全可逆的。

 加力時(shí)產(chǎn)生變形，卸力后變形完全恢復(fù)。從微觀上看，變形的可逆性與材料 原子間作用力有直接關(guān)系，施加拉力時(shí)，在力的作用下，原子間的平衡力受到破 壞，為達(dá)到新的平衡，原子的位置必須作新的調(diào)整即產(chǎn)生位移，使外力、斥力和 引力三者平衡，外力去除后，原子依靠彼此間的作用力又回到平衡位置，使變形 恢復(fù)，表現(xiàn)出彈性變形的可逆性，即在彈性范圍保持力一段時(shí)間，卸力后仍沿原 軌跡回復(fù)。Oa 段變形機(jī)理與高溫條件下變形機(jī)理不同，在高溫保持力后會(huì)產(chǎn)生 蠕變，卸力后表現(xiàn)出不可逆性。
 由于在拉伸試驗(yàn)中無(wú)論在加力或卸力期間應(yīng)力和應(yīng)變都保持單值線性關(guān)系， 因此試驗(yàn)材料的彈性模量是 oa 段的斜率，用公式求得：

E＝σ/ε

oa 線段的 a 點(diǎn)是應(yīng)力－應(yīng)變呈直線關(guān)系的最高點(diǎn)，這點(diǎn)的應(yīng)力叫理論比例極 限，超過(guò) a 點(diǎn)，應(yīng)力－應(yīng)變則不再呈直線關(guān)系，即不再符合虎克定律。比例極限 的定義在理論上很有意義，它是材料從彈性變形向塑性變形轉(zhuǎn)變的，但很難準(zhǔn)確 地測(cè)定出來(lái)，因?yàn)閺闹本€向曲線轉(zhuǎn)變的分界點(diǎn)與變形測(cè)量?jī)x器的分辨力直接相 關(guān)，儀器的分辨力越高，對(duì)微小變形顯示的能力越強(qiáng)，測(cè)出的分界點(diǎn)越低，這也 是為什麼在最近兩版國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中取消了這項(xiàng)性能的測(cè)定， 而用規(guī)定塑性 （非比例） 延伸性能代替的原因。

 第 2 階段：滯彈性階段 （ab）

在此階段，應(yīng)力－應(yīng)變出現(xiàn)了非直線關(guān)系，其特點(diǎn)是：當(dāng)力加到 b 點(diǎn)時(shí)然后 卸除力，應(yīng)變?nèi)钥苫氐皆c(diǎn)，但不是沿原曲線軌跡回到原點(diǎn)，在不同程度上滯后 于應(yīng)力回到原點(diǎn)，形成一個(gè)閉合環(huán)，加力和卸力所表現(xiàn)的特性仍為彈性行為，只 不過(guò)有不同程度的滯后，因此稱為滯彈性階段，這個(gè)階段的過(guò)程很短。這個(gè)階段 也稱理論彈性階段，當(dāng)超過(guò) b 點(diǎn)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生微塑性應(yīng)變，可以用加力和卸力形 成的閉合環(huán)確定此點(diǎn)，當(dāng)加卸力環(huán)第 1 此形成開(kāi)環(huán)時(shí)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為 b 點(diǎn)。

第 3 階段：微塑性應(yīng)變階段 （bc）

是材料在加力過(guò)程中屈服前的微塑性變形部分，從微觀結(jié)構(gòu)角度講，就是多 晶體材料中處于應(yīng)力集中的晶粒內(nèi)部， 低能量易動(dòng)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。 塑性變形量很小， 是不可回復(fù)的。大小仍與儀器分辨力有關(guān)。

第 4 階段：屈服階段 （cde）

這個(gè)階段是金屬材料的不連續(xù)屈服的階段，也稱間斷屈服階段，其現(xiàn)象是當(dāng) 力加至 c 點(diǎn)時(shí)，突然產(chǎn)生塑性變形，由于試樣變形速度非?？?，以致試驗(yàn)機(jī)夾頭 的拉伸速度跟不上試樣的變形速度，試驗(yàn)力不能完全有效的施加于試樣上，在曲 線這個(gè)階段上表現(xiàn)出力不同程度的下降，而試樣塑性變形急劇增加，直至達(dá)到 e 點(diǎn)結(jié)束，當(dāng)達(dá)到 c 點(diǎn)，在試樣的外表面能觀察到與試樣軸線呈 45 度的明顯的滑 移帶，這些帶稱為呂德斯帶，開(kāi)始是在局部位置產(chǎn)生，逐漸擴(kuò)展至試樣整個(gè)標(biāo)距 內(nèi)，宏觀上，一條呂德斯帶包含大量滑移面，當(dāng)作用在滑移面上的切應(yīng)力達(dá)到臨 界值時(shí)， 位錯(cuò)沿滑移方向運(yùn)動(dòng)。 在此期間， 應(yīng)力相對(duì)穩(wěn)定， 試樣不產(chǎn)生應(yīng)變硬化。 C 點(diǎn)是拉伸試驗(yàn)的一個(gè)重要的性能判據(jù)點(diǎn)， 范圍內(nèi)的最低點(diǎn)也是重要的性能判 de 據(jù)點(diǎn)，分別稱上屈服點(diǎn)和下屈服點(diǎn)。e 點(diǎn)是屈服的結(jié)束點(diǎn)，所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變是判定 板材成型性能的重要指標(biāo)。

第 5 階段： 塑性應(yīng)變硬化階段 （ef）

屈服階段結(jié)束后，試樣在塑性變形下產(chǎn)生應(yīng)變硬化，在 e 點(diǎn)應(yīng)力不斷上升， 在這個(gè)階段內(nèi)試樣的變形是均勻和連續(xù)的， 應(yīng)變硬化效應(yīng)是由于位錯(cuò)密度增加而 引起的，在此過(guò)程中，不同方向的滑移系產(chǎn)生交叉滑移，位錯(cuò)大量增殖，位錯(cuò)密 度迅速增加，此時(shí)必須不斷繼續(xù)施加力，才能使位錯(cuò)繼續(xù)滑移運(yùn)動(dòng)，直至 f 點(diǎn)。 f 點(diǎn)通常是應(yīng)力－應(yīng)變曲線的最高點(diǎn)（特殊材料除外） ，此點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力是重 要的性能判據(jù)。

第 6 階段：縮頸變形階段（fg）

力施加至 f 點(diǎn)時(shí)，試驗(yàn)材材料的應(yīng)變硬化與幾何形狀導(dǎo)致的軟化達(dá)到平衡， 此時(shí)力不再增加，試樣最薄弱的截面中心部分開(kāi)始出現(xiàn)微小空洞，然后擴(kuò)展連接 成小裂紋，試樣的受力狀態(tài)由兩向變?yōu)槿蚴芰顟B(tài)。裂紋擴(kuò)展的同時(shí)，在試樣 表面可看到產(chǎn)生縮頸變形，在拉伸曲線上，從 f 點(diǎn)到 g 點(diǎn)力是下降的，但是在試 樣縮頸處，由于截面積已變小，其真應(yīng)力要大大高于工程應(yīng)力。試驗(yàn)達(dá)到 g 點(diǎn)試 樣完全斷裂。

 從以上典型的拉伸曲線上，可以測(cè)定金屬材料如下性能：

1 上屈服強(qiáng)度： （c點(diǎn)）試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的最高應(yīng)力

2 下屈服強(qiáng)度： （e 點(diǎn)）屈服期間的最低應(yīng)力，要注意這里要排除初始瞬時(shí)效應(yīng) 最低應(yīng)力點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。初始瞬時(shí)效應(yīng)是表現(xiàn)于 上屈服過(guò)后，力的突然降低的現(xiàn)象，其大小與試驗(yàn)機(jī)加力系統(tǒng)的柔度、試樣的柔 度、拉伸速度、試樣屈服特性以及測(cè)力系統(tǒng)的慣性守恒各種因素有關(guān)。

3 抗拉強(qiáng)度： （f 點(diǎn)）在最大力點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。 注意：新標(biāo)準(zhǔn)最大力的定義與 GB/T228－87 不同，新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：最大力是指屈 服階段之后的最大力，當(dāng)材料無(wú)明顯屈服時(shí)，是試驗(yàn)期間的最大力。

4 屈服點(diǎn)延伸率： （ae）對(duì)于呈現(xiàn)明顯屈服現(xiàn)象的材料，從屈服開(kāi)始至均勻硬化開(kāi)始之間的延伸率。要注意起點(diǎn)和終點(diǎn)的判定。

5 最大力總伸長(zhǎng)率： F點(diǎn)處作一垂線， f 橫座標(biāo)原點(diǎn)與交點(diǎn)長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)率（包括在此條件下的彈性伸長(zhǎng)和塑性伸長(zhǎng)率） 。

6最大力非比例伸長(zhǎng)率：f 點(diǎn)處作一平行于彈性段的直線，橫座標(biāo)原點(diǎn)與交點(diǎn) 對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)率。 

7 斷裂總伸長(zhǎng)率： （g點(diǎn)）斷裂時(shí)刻的試樣總伸長(zhǎng)率（包括彈性伸長(zhǎng)和塑性伸長(zhǎng)  率） ，這里要注意的是斷裂瞬間的判定，根據(jù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)采樣頻率作合理測(cè) 定。當(dāng)扣除斷裂瞬間的彈性伸長(zhǎng)率時(shí)，則是斷后伸長(zhǎng)率 A。

 許多脆性材料在拉伸過(guò)程中不出現(xiàn)明顯屈服現(xiàn)象，只有 3～4 階段： oa－彈性變形階段 ab－滯彈變形階段 bf－應(yīng)變硬化階段（對(duì)淬火鋼，到 f 斷裂，對(duì)中強(qiáng)鋼有縮頸） 在此情況下，用規(guī)定條件強(qiáng)度表示屈服強(qiáng)度

8 規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度 Rp： 規(guī)定非比例延伸率對(duì)應(yīng)的應(yīng)力，即在代表伸長(zhǎng)的橫坐標(biāo)上取規(guī)定的伸長(zhǎng)量， 平行于彈性線段作一直線。 在與曲線交點(diǎn)處作一水平線與力軸的交點(diǎn)力值所對(duì)應(yīng) 的應(yīng)力為 Rp。一般稱平行線法，適用于彈性段為直線的拉伸曲線。

對(duì)于彈性段不是直線的拉伸曲線，上述方法無(wú)法用，此時(shí)要用滯后環(huán)法或逐 步逼近法進(jìn)行測(cè)定。 。

 9 規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度 Rr： 是對(duì)于拉伸過(guò)程中不出現(xiàn)明顯屈服現(xiàn)象材料，用規(guī)定條件強(qiáng)度表示屈服強(qiáng)度 另一性能 ，包括規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度 Rr 的測(cè)定和驗(yàn)證。

10 規(guī)定總延伸強(qiáng)度 Rt：規(guī)定總延伸率對(duì)應(yīng)的應(yīng)力，即在代表伸長(zhǎng)的橫坐標(biāo)上取 規(guī)定的伸長(zhǎng)量，平行于力軸作一直線。在與曲線交點(diǎn)處作一水平線與力軸的 交點(diǎn)力值所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為 Rt。
 

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